Sterren kijken op de bodem van de zee Aart Heijboer

Transcriptie

1 Sterren kijken op de bodem van de zee Aart Heijboer

2 Onderzoek naar de bouwstenen van de natuur Onderzoek naar het heelal met behulp van die deeltjes

3 Deeltjesfysica: Waaruit bestaat de wereld? Elektron: elementair deeltje lading = -1 Atoomkern m E 10-9m

4 Atoom zo groot als Arena, dan is de kern een zandcorrel op de middenstip (0.1mm) De rest... is leeg.

5 Down Quark Up Quark Neutron E Proton Up Quark 10-16m

6 Elementaire deeltjes Quarks up Leptons Bouwstenen van atomen. elektron down maaarrrrr... Alles wat we nodig hebben voor alle materie die we kennen:

7 Deeltjes uit de ruimte

8

9 Deeltjesdetector in 1935 nevelkamer

10 The Physical Review, 1937 Deeltjes uit Kosmische straling leren ons over hoe de natuur in elkaar zit.

11 Elementaire deeltjes Quarks up Leptons Bouwstenen van atomen. elektron down muon Het elektron bleek een zwaarder broertje te hebben. Ontdekt in 1936 in Kosmische straling. 'Who ordered that?' - I. Rabbi

12 Quarks up charm top down strange bottom Leptons Elementaire deeltjes elektron muon tau-lepton elektron neutrino muon neutrino tau neutrino licht zwaar Alle deeltjes experimenteel aangetoond ( waarom 3? zijn er meer? )

13 Anti-materie Voorspeld door theorie ontdekt in kosmische straling

14 Anti-materie Voor elk deeltje met positieve elektrishe lading, is er een identieke partner met negatieve lading... met dezelde natuurwetten! Het Positron (= anti-electron) voorspeld door theorie (Dirac)! positron ontdekt in kosmische straling (1932)

15 Deeltjes uit de ruimte

16

17

18

19

20

21

22

23 Pierre Auger Observatorium in Agentinie 1500 m 3000 km2

24 Pierre Auger Observatorium in Agentinie 1500 m 3000 km2

25 protonen zelfde deeltjes die versneld worden in LHC ELHC = 7000 GeV 10 bilion GeV Ergens in het heelal zijn deeltjesversnellers die keer krachtiger zijn dan de LHC we weten niet wat voor dingen het zijn.

26 protonen zelfde deeltjes die versneld worden in LHC ELHC = 7000 GeV = 7 TeV 10 bilion GeV Ergens in het heelal zijn deeltjesversnellers die keer krachtiger zijn dan de LHC we weten niet wat voor dingen het zijn.

27 protonen worden afgebogen door magnetische velden in het heelal M87: galaxy with supermassive black hole at the center, emitting a relativistic jet of particles.

28 protonen worden afgebogen door magnetische velden in het heelal ns1006a: remnant of a supernova

29 protonen worden afgebogen door magnetische velden in het heelal M87: galaxy with supermassive black hole at the center, emitting a relativistic jet of particles. ph ot on hoog energetische fotonen worden geabsorbeerd

30 Een deeltje dat niet afgebogen wordt door magneten (geen electrische lading) niet geabsorbeerd wordt door materie (niet meedoen aan de sterke kernkracht)

31

32 Nieuw boodscapper deeltjes: Neutrino 'Neutrinos are the closest thing to nothing you can study' - Italiaans voor 'lklein neutraal dingetje' - geen afmeting - geen elektrische lading - geen massa (bijna), altijd met de lichtsnelheid - geen interactie met materie (bijna) merk je niks van erg kleine kans op een interactie

33 (

34 Neutron Proton electron verwacht: Eelectron = (MNeutron MProton ) c2

35

36

37 later door Enrico Fermi omgedoopt tot: neutrino Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 37

38 Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 38

39 ) Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 39

40 Nieuw boodscapper deeltjes: Neutrino 'Neutrinos are the closest thing to nothing you can study' - Italiaans voor 'lklein neutraal dingetje' - geen afmeting - geen elektrische lading - geen massa (bijna), altijd met de lichtsnelheid - geen interactie met materie (bijna) merk je niks van erg k le ine kans op een interacti e

41 De zon: neutrinos per cm2 per seconde Merk je niks van... Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 41

42 blok lood tussen hier en de zon: slechts 1 op de neutrinos zou er iets van merken De zon: neutrinos per cm2 per seconde Merk je niks van... Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 42

43 protonen worden afgebogen door magnetische velden in het heelal ph ot on Neutrinos: worden niet afgebogen wijzen naar hun bron laten zien waar de protonen versneld worden worden niet geabsorbeerd onderweg naar Aarde maarrr: erg moeilijk te detecteren de meeste vliegen dwars door de Aarde heen..

44 Detectie principe kunnen uitrekenen wat er gebeurt νµ µ W N on u m X dankzij theorie en experiment ino r t neu Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 44

45 Detectie principe on u m ino r t neu Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 45

46 Het Cherenkov Effect go lff ro n t ~100 m on u m ino r t neu Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 46

47 Het Cherenkov Effect go lff ro n t ~100 m on u m ino r t neu Uppsala 2000 Ivo van Vulpen 47

48 Detectie principe on u m ino r t neu Uppsala 2000 Hoge energie neutrino's interaction waarschijnlijkheid evenredig met E muon gaat wel 5 km bij E = 10 TeV Cherenkov effect (35000 photons/metre) enorm volume met dungezaaide detector diep: Ivo van Vulpen bescherming tegen neergaande muonen 48 helder water goede hoek-resolutie (< 0.5o)

49 Buoy 350 m 100 m ~60-75 m Uppsala 2000 Ivo van Vulpen total volume ~ 200 x 200 x 300 meter3 Junction box 49

50 super-gevoelige licht-detector

51 shore station Bucarest 7 countries 29 institutes ~150 wetenschappers 40 km to detector

52

53

54

55

56

57

58 Alle strings aangesloten wat zien we?

59 Bioluminescentie

60 Neutrinos! (atmospheric)

61 Samenvatting Intieme relatie tussen wetenschap van het allerkleinste (deeltjesfysica) en het allergrootste (sterrekunde en cosmologie) Antares is een voorbeeld: deeltjes gebruiken om meer te leren over zeer krachtige versnellers in sterrekundige objecten. Antares heeft z'n eerste neutrinos gemeten: nu zoeken naar cosmische bronnen. Donkere materie?

62 Searching for cosmic sources.

63 Searching for cosmic sources. Neutrino's van dezelfde plek... aan de hemel. Een bron of toeval??... waarschijnlijk toeval

64 Samenvatting Intieme relatie tussen wetenschap van het allerkleinste (deeltjesfysica) en het allergrootste (sterrekunde en kosmologie) Neutrino's : spook-deeltjes die overal doorheen gaan moeilijk te detecteren, toch proberen. Antares: neutrino's gebruiken om meer te leren over zeer krachtige versnellers in sterrekundige objecten. Antares heeft z'n eerste neutrinos gemeten: nu zoeken naar kosmische bronnen. nog geen gevonden, maar... we blijven meten en zoeken. slides te bekijken op :

65 Donkere Materie 80% van de materie in het heelal bestaat uit deeltjes die we niet kennen theorieen over wat het zou kunnen zijn (supersymmetrie) : test bij LHC maar ook met neutrinotelescoop.

66 Donkere Materie in de Zon? χ zon WIMPs ingevangen in de zon χχ χ χ χ ν Aarde neutrinos met veeel hogere energie dan de gewone zonne-neutrinos kunnen we detecteren met Antares antares